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小型热管热回收通风换气装置即将投入使用

发布时间:2012-10-7 发布人:admin
   跟着经济的疾速开展,近几年来我国对科教范畴的投入也大大添加,改建、新建的现代化试验室越来越多,因为要包管试验人员身心健康、发明安全舒服的试验环境,试验室所需新风量比拟大,招致其空调能耗显着添加,而动力日益缺少,这就需求添加带热收回的通风换气设备,有用运用现有动力来改进室内空气质量[1]。在各种热收回通风换气设备中,热管以其换热功率高,暖流方向的可逆性,布局简略、紧凑、经济,并能防止穿插污染等优秀的性能在节能方面发挥出宏大的作用,因而,得以迅速开展,备受大家注重。但当前首要运用热管换热器收回工业余热和集中排风废热(冷),在修建中直接运用热管换热器进行通风换气的运用和研讨较少。本文总述了热管换热器在通风空调中近室温工况条件下的运用状况,并论述了试验室直接运用小型双向热管热收回通风换气设备收回显热的能量收回计划。
    1·小型热管热收回通风换气设备的作业原理
    小型热管热收回通风换气设备由热管换热器、进气和排气风机、新风过滤设备、进排风风道、外壳等组成,其夏日作业原理如图1所示。热管换热就是运用余热加热热管的一端,吸液芯中工质吸收外界的热量而汽化,因为不断发生蒸汽而压力添加,在压差的唆使下蒸汽就沿着中心通道流向热管的另一端,并冷凝成液体向外界放热,液体依托毛细力(或重力)的作用回来加热端,持续受热汽化进行下一轮循环。夏日时,室外新风温度高于室内排风温度,让室外新风加热热管的蒸腾段,用排风吸收新风所带的局部热量;冬天时,室内排风温度高于室外新风温度,让室内排风加热热管的蒸腾段,用排风预热室外新风;过渡季节时,运用该设备的旁通通道将室外新风直接引进试验室内而不颠末热管交换器,以到达节能意图[2]。
          
    2·热管换热器在通风空调余热收回中的运用
    GB50189—2005《公共修建节能描绘规范》规则“修建物内设有集中排风体系且契合下列条件之一时,宜设置排风热收回设备且该设备的额外热收回功率不该低于60%。①送风量大于或等于3 000 m3/h的直流式空气调节体系,且新风与排风的温度差大于或等于8℃;②描绘新风量大于或等于4 000 m3/h的空气调节体系,且新风与排风的温度差大于或等于8℃;③设有独立新风和排风的体系。”鉴于节能描绘规范的一些规则,应仔细思考收回排风中的冷热量来预冷热新风的办法。在各种热收回通风换气设备中,热管换热器又以传热功率高,可防止新风与回、排风的穿插污染等优势,在通风空调节能中广泛运用。
    2.1热管换热器在有集中排风的空调体系中的运用
    通常设有集中排风的空调体系的换气次数都比拟大,处置新风所需求的能量也比拟大,一起招致排风量增大,排风所带走的热量添加。因而,运用热管换热器收回排风中的能量对下降空调体系的能耗具有重要意义。
    若用分离式热管换热器收回空调体系排风的热(冷)量预处置新风,新风比按30%核算,可使体系节能7%以上,而且跟着新排风温差的增大和新风比的添加其节能作用越显着,试验标明只需冷、热气流之间的温差超越3℃就可以收回能量[3]。
    Abd El-Baky and Mohamed[4]在集中排风空调体系中运用热管换热器来吸收新风中的局部热量,如图2所示。试验在排风(冷流体)温度坚持在26℃,新风(暖流体)质量流量坚持0.4 kg/s的状况下,两边空气流量比在1、1.5、2.33之间改动,新风温度在32~40℃之间改动。结论是:当新风温度上升时,跟着新、排风间温度差增大,冷凝段和蒸腾段的传热均添加;当新风的温度到达40℃时,蒸腾段和冷凝段的传热功率添加了高达48%;当新风温度挨近热管中作业介质的作业温度时,得到最优热收回功率。
          
    Noie-Baghban和Majideian[5]引见了运用在病院手术室废热收回的热管换热器的理论剖析、描绘和制造,并将实践成果和核算机模仿成果进行比拟剖析。核算机仿真了单根热管的蒸腾段输入暖流量为20~400 W时3种作业液体(甲醇、水、丙酮)和3种吸液芯布局(50目镍网、250目镍网、100目不锈钢网)的传热特性,结尾挑选最合适换热量为800 W的病院手术室的作业液体是甲醇和吸液芯布局是100目不锈钢网作为重力热管制造材料。抽真空的办法运用翅片、热管的排数、密封等都对热管的换热功率有较重要的影响。潘峰[6]对准某生物安全试验室的直流式空调体系的特色,描绘了可以收回空调体系排风能量的热管热收回体系,收回的最大冷量可占夏日冷负荷的12%,收回的最大热量可占冬天热负荷的40%,冬天收回的热量受排风机组换热器运行时结霜的约束。吴生、黄翔等人[7-8]提出了热收回型热管直接蒸腾冷却空调机组进行了理论和试验研讨,得出热管式两级蒸腾冷却空调体系最佳排风、新风风量比为0.8;选用蒸腾冷却降温办法有利于加大对新风的处置才能,独特以直接喷淋的方法作用比拟好;在一次空气风量为5 000 m3/h时,最佳二次/一次风量比为0.8;淋水量为0.418 m3/h,室外干球温度为34.56℃,室内排风干球温度为27.81℃时,选用这种热管式直接+直接蒸腾冷却两级空调机组可以将室外一次空气处置到干球温度22.26℃,一次空气的温降可达12.3℃,直接蒸腾冷却器的冷却功率可达70.39%。
    2.2热管-空调器组合体系
    房间空调器在湿润区域运用时,因湿润区域潜热负荷在房间总热负荷所占份额较大、除湿才能缺乏而不能构成舒服的室内环境。对准这个问题,当前一些研讨者提出在根本不改动房间空调器现有装备的基础上,加装热管换热器组成热管-空调器组合体系(如图3),能较好地操控室内湿度,满意室内舒服性的需求。
          
    McFarland等人[9]的试验研讨了在不改动传统的房间空调器装备的状况下设备热管后,热管对空调体系的除湿量、再热量、潜热能效比等的影响。试验成果标明,当室内描绘温度为22℃,相对湿度为50%时,空调的除湿量添加了62%,再热量削减了20%,潜热能效比添加了90%。热管技能用于进步传统的房间空调器的除湿量和削减它所需再热量对错常有用的。鱼剑琳等人[10]对准湿润区域空调总热负荷中潜热负荷所占份额较大这一问题,提出了将重力式热管换热器用于房间空调器来下降蒸腾器的进风温度,一起可使除湿量添加30%~40%,而制冷量和功耗率根本不变,而且空调器的出风温度和相对湿度更适宜,可是会添加室内侧的空气活动阻力,需求重新装备室内侧风机。
    2.3小型热管热收回通风换气设备
    当前市场上的几种通风换气设备如停止板翅式、转轮式、高效纳米薄膜式换气机等,它们存在着比如换热系数不高、辅佐动力过大、配套设备过多、本钱过高级问题。在通风换气设备中运用热管换热器,能克服和改进现有新风换气机所存在的问题。
    汤广发等人[11]开发了整体式热管热收回器,研讨得到新风温降与送风功率、排风温升与排风功率都具有趋势一致性。在室表里温差必定的状况下,热收回功率与送风温差成正比。夏日热收回功率最高可达58.1%,平均值为52.5%。制冷量和EER的平均值分别为0.234 kW和5.86。
    郑茂余等人[12]选用离散法建立了小型热管式通风换气设备核算模型,剖析了热管的倾角、管长、迎面风速、外界温度、翅片布局等参数对热收回功率的影响。跟着热管的管径和翅片高度的增大,小型热管式通风换气设备的收回功率有增大的趋势。跟着风速的增大热收回功率减小,固然风速加大会进步热管的换热系数,下降热阻,但单位时间内颠末的风量加大,热收回功率下降。
    刁彦华等人[13]对热管式通风换热器在房间通风中进行了热收回试验研讨,测验其在2~6人规范新风量的一般房间内的热收回作用。当室表里温差规模为3~16℃时,夏日新风温降可达1.4~11℃,热收回功率为46%~70%;冬天新风温升可达1.3~10℃,热收回功率为43%~63%。不管夏日或冬天,热收回功率都跟着室表里温差的增大而升高,随风量的增大而下降。试验成果标明运用小型热管式通风换热器进行平常通风换气时的热收回功率高,阻力丢失小,节能作用显着。
    徐青等人[14]探讨了将热管换热器用在列车空调热收回中来处置当前空调列车的室内空气质量和空调节能的两大对立的可行性。理论核算出选用热管换热器对列车空调排风热收回后处置新风,可以节省新风耗能50%,一起指出热管换热器在列车空调中运用的两个首要影响要素:热管本身要素和环境要素。
    3·运用实例剖析
    衡阳某高校试验室,长5.7 m,宽3.1 m,高3.8 m。试验室的最大人员密度为30 p/100 m2,新风需求量为10 L/s·p,则根据核算所需的新风量为200 m3/h,包管室内正压,排风量为180 m3/h。假定该设备的热收回功率为70%。室表里核算参数如表1所示。
            
    (1)夏日工况时:由该设备的热收回功率公式ε=Q 0/Q max=(tw-tw’)/(tw-tn)核算出该设备的送风温度tw’=28.3℃,查i-d图知室内空气焓值为55.48 kJ/kg,室外空气焓值为86.84 kJ/kg,送风状况点W’的焓值为78.6 kJ/kg。
    新风颠末热管热收回处置后,显热的改动量:Q 0=mCP t=QSρCP(tw-ts)=200×1.165×1.005×(36-28.3)=501 W
    根据风机材料,每台风机功率为35 W,2台风机的总功率为70 W。
    能效比EER=Q0/P=1 803/70=7.16
           
    (2)冬天工况时:由该设备的热收回功率公式ε=Q 0/Q max=(tw’-tw)/(tn-tw)得出该设备的送风温度tw’=13.4℃,查i-d图知室内空气焓值为38.62 kJ/kg,室外空气焓值为4.35 kJ/kg,送风状况点W’的焓值为19.97 kJ/kg。
    新风颠末热管热收回处置后,显热的改动量:Q 0=mCP t=QSρCP(tw-ts)=200×1.165×1.005×(13.4+2)=1 000 W
    根据风机材料,每台风机功率为35 W,2台风机的总功率为70 W。
    能效比EER=Q0/P=1 000/70=14.3
            
    由核算成果可以看出:
    ①试验室用该小型热管热收回通风换气设备能满意试验室所需求的新风,且节能作用比拟显着,独特合适需求防止穿插污染的试验室运用。
    ②冬天运用该设备的节能作用要③室表里温差越大,热管热收回功率越高。
    4·结语
    (1)试验室的空调能耗越来越大,能量收回的潜力会更大,小型热管热收回通风换气设备比拟合适于试验室、病院等特别场所换气热(冷)收回。
    (2)热管换热器在通风空调余热收回中的运用首要包罗3个方面:热管换热器在有集中排风的空调体系中的运用,热管-空调器组合体系,小型热管热收回通风换气设备。
    (3)衡阳某试验室用该小型热管热收回通风换气设备,当热管换热器的热功率为70%时,夏日的能效比可达7.16,冬天的能效比高达14.3。

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